Kondensator

Kondensator
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Ein Plattenkondensator mit kreisförmigen Platten (Radius r = 2 cm)
und einem Plattenabstand d = 1 mm ist mit Luft gefüllt. Berechnen Sie
die Kapazität des K. Welche Ladung kann er speichern, wenn
zwischen Seinen Platten eine Spannung von 200 kV herrscht?
(Antwort: C = 11,126 pF, Q = 2,225·10-6 C)
Gegeben sein einen Plattenkondensator mit kreisförmigen Platten
(Radius r = 1 cm) und einem Plattenabstand d = 0,5 mm und dem
Kapazität von 111,26 pF. Zwischen den Platten herrscht das
elektrische Feld der Stärke 1·108 V/m. Berechnen Sie die
Dielektrizitätszahl sowie die Spannung zwischen den Platten des
Kondensators. (Antwort: er = 20, U = 50kV)
Die Platten eines Plattenkondensator sind quadratisch mit der
kantenlänge von 0,5 cm. Plattenkondensator ist mit einem
Dielektrikum gefüllt (er = 3) und weist eine Kapazität von 0,6641 pF
auf. Der Kondensator kann eine maximale Ladung von 1,66·10-8 C
speichern. Berechnen Sie den Plattenabstand des Kondensators.
Welche maximale Spannung kann zwischen den Platten erreicht
werden? Wie groß ist die maximale Energie des Kondensators?
(Antwort: d = 1 mm, U = 25 kV, W = 5,188·10-8 J)
Eine Wolke mit der Fläche 2 km2 und einem Abstand zur Erde von
500 m bildet mit der Erdoberfläche einen „Naturkondensator“. Es wird
angenommen, für die feuchte Luft gilt die Dielektrizitätszahl er = 1.
Berechnen Sie die Kapazität solchen Kondensators. Welche Ladung
befindet sich zwischen der Wolke und der Erde? Drei gleichgroße
Blitze übertragen 50% der gespeicherte Ladung auf die Erde. Wie viel
Energie steckt in so einem Blitz drin?
Bestimmen Sie die elektrische Kapazität C eines Kondensators,
welcher aus zwei Schichten besteht. Die erste Schicht (d = 2 mm) ist
mit Keramik (er = 1000 ) gefüllt, die zweite Schicht (d = 1,5 mm) ist mit
Plexiglas(er = 50) gefüllt. Die Platten haben eine Fläche von 100 cm2.
Zusatzaufgaben
Z1. Die die elektrische Kapazität C eines Plattenkondensators, der an
eine Stromquelle mit dem konstanten Strom und der Spannung U = 1kV
angeschlossen ist, beträgt 5 pF. Der Plattenabstand wurde um Faktor
drei vermindert. Wie verändert sie die Ladung im Inneren des
Kondensators sowie die elektrische Energie des Kondensators?
(Antwort: C = 10-8 C; W = 5·10-6 J)
Z3. Die Ladung eines Kondensators beträgt 3·10-8 C und seine Kapazität
C = 10 pF. Berechnen Sie die Geschwindigkeit eines Elektrons, welches
von einer Platte zu anderer fliegt. Die Ausgangsgeschwindigkeit des
Elektron liegt bei Null und die spezifische Ladung des Eletrons e/m =
1,76·10-11 C/kg. (Antwort: 107 m/s)
Z4. Vier Kondensatoren (Abb1) mit den Kapazitäten C1 = C2 = 1 µF; C3 =
3 µF; C4 = 2 µF. Zu den Punkten A und B führt man eine Spannung U =
140V. Berechnen Sie die Ladungen q in jedem Kondensator.
(Antwort q1 = q4 = 8· 10-5 C, q2 = 2·10-5 C, q3 = 6·10-5 C)
Z5. Der Plattenkondensator wird von der Spannungsquelle abgeschaltet.
Welche charakteristischen Kenngrößen verändern sich dabei
(elektrische Feldstärke E, Spannung U, Ladung Q, Kapazität C,
elektrische Energie W)?
Z6. Der Plattenkondensator wird von der Spannungsquelle abgeschaltet.
Anschließend verkleinert man den Plattenabstand un Faktor 2. Welche
charakteristischen Kenngrößen verändern sich dabei (elektrische
Feldstärke E, Spannung U, Ladung Q, Kapazität C, elektrische Energie
W)?
Z7. Die elektrische Energie eines Plattenkondensators (gefüllt mit Luft)
beträgt W1 = 2·10-7 J. Ermitteln Sie seine Energie, wenn man ihn mit
einem Dielektrikum (e = 2) füllt. Betrachten Sie dabei zwei Fälle:
a. Der Kondensator ist von der Spannungsquelle abgeschaltet (Antwort
4·10-7 J)
b. Der Kondensator bleibt an einer Spannungsquelle eingeschaltet.
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